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算术逻辑部件(ALU)
累加器、寄存器
控制器
操作系统(OS)
系统实用程序:
汇编、编译、编辑、调试程序等
(注:
CPU的功能--①可以进行算术和逻辑运算;
②可保存少量数据;
③能对指令进行译码并执行规定的动作;
④能和存储器、外设交换数据;
⑤提供整修系统所需要的定时和控制;
⑥可以响应其他部件发来的中断请示。
)
2.8086/8088CPU由哪两部分组成?
它们的主要功能各是什么?
是如何协调工作的?
微处理器(CPU):
总线接口部件(BIU):
负责与存储器、I/O端口传送数据
执行部件(EU):
负责指令的执行
协调工作过程:
总线接口部件和执行部件并不是同步工作的,它们按以下流水线技术原则来协调管理:
①每当8086的指令队列中有两个空字节,或者8088的指令队列中有一个空字节时,总线接口部件就会自动把指令取到指令队列中。
②每当执行部件准备执行一条指令时,它会从总线接口部件的指令队列前部取出指令
的代码,然后用几个时钟周期去执行指令。
在执行指令的过程中,如果必须访问存储器或者
输入/输出设备,那么,执行部件就会请求总线接口部件进入总线周期,完成访问内存或者
输入/输出端口的操作;
如果此时总线接口部件正好处于空闲状态,那么,会立即响应执行
部件的总线请求。
但有时会遇到这样的情况,执行部件请求总线接口部件访问总线时,总线
接口部件正在将某个指令字节取到指令队列中,此时总线接口部件将首先完成这个取指令的
操作,然后再去响应执行部件发出的访问总线的请求。
③当指令队列已满,而且执行部件又没有总线访问请求时,总线接口部件便进入空闲状态。
④在执行转移指令、调用指令和返回指令时,由于程序执行的顺序发生了改变,不再是顺序执行下面一条指令,这时,指令队列中已经按顺序装入的字节就没用了。
遇到这种情况,指令队列中的原有内容将被自动消除,总线接口部件会按转移位置往指令队列装入另一个程序段中的指令。
3.8086/8088CPU中有哪些寄存器?
各有什么用途?
标志寄存器F有哪些标志位?
各在什么情况下置位?
寄存器功能
数据
寄存器
AX字乘法,字除法,字I/O
BX查表转换
CX串操作,循环次数
DX字节相乘,字节相除,间接I/O
变址寄存器
SI源变址寄存器,用于指令的变址寻址
DI目的变址寄存器,用于指令的变址寻址
指针寄存器
SP堆栈指针寄存器,与SS一起来确定堆栈在内存中的位置
BP基数指针寄存器,用于存放基地址,以使8086/8088寻址更加灵活
控制寄存器
IP控制CPU的指令执行顺序
PSW用来存放8086/8088CPU在工作过程中的状态
段寄存器CS控制程序区
DS控制数据区
SS控制堆栈区
ES控制数据区
标志寄存器F的标志位:
①控制标志:
DF、IF、TF;
②状态标志:
SF、ZF、AF、
PF、CF、OF。
标志寄存器F的各标志位置位情况:
·
CF:
进位标志位。
做加法时出现进位或做减法时出现借位,该标志位置1;
否则清0。
PF:
奇偶标志位。
当结果的低8位中l的个数为偶数时,该标志位置1;
AF:
半进位标志位。
在加法时,当位3需向位4进位,或在减法时位3需向位4借位
时,该标志位就置1;
该标志位通常用于对BCD算术运算结果的调整。
ZF:
零标志位。
运算结果各位都为0时,该标志位置1,否则清0。
SF:
符号标志位。
当运算结果的最高位为1时,该标志位置1,否则清0。
TF:
陷阱标志位(单步标志位)。
当该位置1时,将使8086/8088进入单步指令工作方式。
在每条指令开始执行以前,CPU总是先测试TF位是否为1,如果为1,则在本指令执
行后将产生陷阱中断,从而执行陷阱中断处理程序。
该程序的首地址由内存的
00004H~00007H4个单元提供。
该标志通常用于程序的调试。
例如,在系统调试软件
DEBUG中的T命令,就是利用它来进行程序的单步跟踪的。
IF:
中断允许标志位。
如果该位置1,则处理器可以响应可屏蔽中断,否则就不能响应
可屏蔽中断。
DF:
方向标志位。
当该位置1时,串操作指令为自动减量指令,即从高地址到低地址
处理字符串;
否则串操作指令为自动增量指令。
OF:
溢出标志位。
在算术运算中,带符号的数的运算结果超出了8位或16位带符号数
所能表达的范围时,即字节运算大于十127或小于-128时,字运算大于十32767或小于-32768时,该标志位置位。
4.8086/8088系统中存储器的逻辑地址和物理地址之间有什么关系?
表示的范围各为多少?
解答:
逻辑地址:
段地址:
偏移地址
物理地址:
也称为绝对地址,由段基址和偏移量两部分构成。
物理地址与系统中的存储
空间是一一对应的。
逻辑地址与物理地址两者之间的关系为:
物理地址=段地址×
16+偏移地址
每个逻辑段的地址范围:
0000:
0000H~FFFFH;
0001:
…;
FFFF:
共有232个地址,但其中有许多地址是重叠的(体现出逻辑地址的优势,
可根据需要方便地写出逻辑地址,又不影响其准确的物理地址,逻辑地址与物理地址的关系
为多对一的关系)。
物理地址的地址范围:
00000H~FFFFFH。
5.已知当前数据段位于存储器的A1000H到B0FFFH范围内,问DS=?
A1000H→A100:
0000以A100H为段地址的64K物理地址的范围是:
偏移地址为
0000H~FFFFH,即A100:
0000H~A100:
FFFFH→A1000H+0000H~A1000H+0FFFFH
=A1000H~B0FFFH,∴DS=A100H。
6.某程序数据段中存有两个字数据1234H和5A6BH,若已知DS=5AA0H,它们的偏移地址分别为245AH和3245H,试画出它们在存储器中的存放情况
存放情况如图所示(左右两侧的写法均可):
5AA0:
0000H
245AH
245BH
3245H
3246H
·
34H
12H
6BH
5AH
5AA00H
5CE5AH
5CE5BH
5DC45H
5DC46H
7.8086/8088CPU有哪两种工作模式,它们各有什么特点?
为了适应各种不同的应用场合,8086/8088CPU芯片可工作在两种不同的工作模式下,
即最小模式与最大模式。
所谓最小模式,就是系统中只有一个8086/8088微处理器,在这种情况下,所有的总
线控制信号,都是直接由这片8086/8088CPU产生的,系统中的总线控制逻辑电路被减到最
少。
该模式适用于规模较小的微机应用系统。
最大模式是相对于最小模式而言的,最大模式用在中、大规模的微机应用系统中。
在最
大模式下,系统中至少包含两个微处理器,其中一个为主处理器,即8086/8088CPU,其它
的微处理器称之为协处理器,它们是协助主处理器工作的。
8.若8086CPU工作于最小模式,试指出当CPU完成将AH的内容送到物理地址为91001H的存储单元操作时,以下哪些信号应为低电平:
M/IO、RD、WR、BHE/S7、DT/R。
若CPU完成的是将物理地址91000H单元的内容送到AL中,则上述哪些信号应为低电平。
若CPU为8088呢?
8086CPU
①存储器写(AH→9100H[0001H])时为低电平的信号:
WR、BHE/S7。
②存储器读(9100H[0000H]→AL)时为低电平的信号:
RD、DT/R。
8088CPU
WR、BHE/S7、M/IO。
M/IO、RD、DT/R。
9.什么是指令周期?
什么是总线周期?
什么是时钟周期?
它们之间的关系如何?
指令周期----CPU执行一条指令所需要的时间称为一个指令周期(InstructionCycle)。
总线周期----每当CPU要从存储器或I/O端口存取一个字节称为一次总线操作,相应
于某个总线操作的时间即为一个总线周期(BUSCycle)。
时钟周期----时钟周期是CPU处理动作的最小时间单位,其值等于系统时钟频率的倒
数,时钟周期又称为T状态。
它们之间的关系:
若干个总线周期构成一个指令周期,一个基本的总线周期由4个T组
成,我们分别称为T1~T4,在每个T状态下,CPU完成不同的动作。
10.8086/8088CPU有哪些基本操作?
基本的读/写总线周期各包含多少个时钟周期?
什么情况下需要插入Tw周期?
应插入多少个Tw取决于什么因素?
①8086/8088CPU最小模式下的典型时序有:
存储器读写;
输入输出;
中断响应;
系统复位及总线占用操作。
②一个基本的CPU总线周期一般包含四个状态
,即四个时钟周期;
③在存储器和外设速度较慢时,要在
之后插入1个或几个等待状态
;
④应插入多少个
取决于READY信号的状态,CPU没有在
状态的一开始采样到READY信号为低电平,就会在
和
之间插入等待状态
,直到采样到READY信号为高电平。
11.试说明8086/8088工作在最大和最小模式下系统基本配置的差异。
8086/8088微机
系统中为什么一定要有地址锁存器?
需要锁存哪些信息?
最大模式配置和最小模式配置有一个主要的差别:
①就是在最大模式下,需要用外加
电路来对CPU发出的控制信号进行变换和组合,以得到对存储器和I/O端口的读/写信号及对锁存器(8282)和对总线收发器(8286)等等的控制信号。
8288总线控制器就是完成上面这些功能的专用芯片。
②为多中断源的需要,常采用中断优先权控制电路(如Intel8259A)。
8086/8088系统一定要有地址锁存器――因为高四位地址和状态信号是从同一组引脚上分时送出的,低16位地址和数据是从同一组引脚上分时传输的,所以必须把地址信息锁存起来。
需要锁存的信息:
地址信号、BHE/S7和IO/M(8086为M/IO)信号进行锁存。
12.试简述8086/8088微机系统最小模式下从存器储读数据时的时序过程。
正常的存储器读总线操作占用4个时钟周期,通常将它们称为4个T状态即T1~
T4。
①T1状态,IO/M=0,指出要访问存储器。
送地址信号A19-0,地址锁存信号ALE有效,
用来控制8282锁存地址。
DT/R=0,控制8286/8287工作在接收状态(读)。
②T2状态,A19~A16送状态S6~S
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